小行星被DART撞擊后一個月的圖片。Didymos小行星位于圖片中央。圖片來源：新西蘭坎特伯雷大學約翰山天文臺

去年9月，美國宇航局（NASA）的“雙小行星重定向測試”（DART）探測器撞上了一顆小行星，在首次行星防御測試中故意改變了后者在太空中的軌跡?，F(xiàn)在，科學家已經(jīng)解構(gòu)了這次碰撞及其后果，并了解了這次宇宙撞擊到底有多成功。

3月1日，《自然》發(fā)表了5項研究，描述了DART撞擊的最后時刻及其如何影響小行星。這一結(jié)果表明，像這樣的DART探測器可能是保護地球免受小行星撞擊的可行方法。

北亞利桑那大學領(lǐng)導的研究發(fā)現(xiàn)，高爾夫球車大小的DART與金字塔大小的小行星Dimorphos相撞，導致后者圍繞另一顆小行星運行的軌道縮小——現(xiàn)在運行一周的時間比撞擊前快了33分鐘。這意味著，如果探測到一顆危險的小行星正朝地球飛來，撞擊它可能會使其偏離地球。

約翰斯·霍普金斯大學領(lǐng)導的研究將探測器的軌道數(shù)據(jù)與小行星撞擊前的表面照片結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)當DART以6公里/秒的速度沖向Dimorphos時，首先被擊中的是DART的一塊太陽能電池板，它撞上了一塊6.5米寬的巨石。幾微秒后，飛船主體與巨石旁邊的巖石表面相撞，價值3.3億美元的DART被撞得粉碎。

這次撞擊使43億公斤的Dimorphos噴射出至少100萬公斤的巖石。這些碎片形成了一條尾巴，在小行星后面延伸了數(shù)萬公里。在數(shù)周時間內(nèi)，各種望遠鏡觀察到這條尾巴在太陽光線下的移動和變化。其中，哈勃太空望遠鏡甚至還發(fā)現(xiàn)了第二條尾巴，但在撞擊18天后就消失了。

Dimorphos寬151米，圍繞較大的小行星Didymos運行。NASA的目標是改變Dimorphos的軌道，使天文學家能夠通過用地面望遠鏡監(jiān)測Dimorphos的亮度來發(fā)現(xiàn)其變化。無論現(xiàn)在還是將來，這兩顆小行星都不會對地球構(gòu)成威脅。

DART接近Dimorphos時拍攝的圖像顯示，這顆小行星看起來像一個被巨石覆蓋的雞蛋。它似乎是一堆松散的碎石，幾乎沒有靠引力結(jié)合在一起——當DART擊中小行星時，它的表面會發(fā)生劇烈的破碎。

約翰斯·霍普金斯大學應(yīng)用物理實驗室行星科學家Carolyn Ernst指出，更多細節(jié)的發(fā)現(xiàn)有助于研究人員了解為什么這次撞擊能如此成功地使小行星發(fā)生偏移。

關(guān)于Dimorphos軌道變化的原因，其中一個說法是，DART擊中了距離小行星中心約25米的地方，使其沖擊力最大化。另一種說法是，撞擊小行星時有大量碎石飛出，由此產(chǎn)生的后坐力使小行星進一步偏離了之前的軌道。約翰斯·霍普金斯大學的研究人員估計，這種碎石的噴射意味著Dimorphos增加的動量幾乎是DART的4倍。

研究人員認為，雖然NASA只在一顆小行星上演示了這項技術(shù)，但相關(guān)效果或可用于消除未來由小行星構(gòu)成的危險。

研究人員正在繼續(xù)研究DART的數(shù)據(jù)，以了解更多關(guān)于Dimorphos和Didymos的物理、化學和地質(zhì)信息。他們在小行星被撞擊之前、期間和之后用望遠鏡觀測了這些小行星，并發(fā)現(xiàn)在DART撞擊后，小行星似乎突然變得更紅。

NASA紅外望遠鏡還發(fā)現(xiàn)小行星隨后開始變藍。北亞利桑那大學行星科學家Cristina Thomas解釋說，撞擊穿透了小行星風化的內(nèi)部，暴露了部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使小行星在撞擊后幾個小時內(nèi)呈現(xiàn)藍色。

據(jù)悉，科學家將在2026年底近距離觀察這次撞擊的后果，屆時歐洲空間局的赫拉飛船將抵達Dimorphos。研究人員很想知道DART撞擊留下了什么樣的隕石坑。與此同時，詳細的科學觀測將持續(xù)數(shù)周，直到Didymos和Dimorphos遠離地球，無法被望遠鏡觀測到。（原標題《《自然》連發(fā)5篇論文 飛船撞擊：小行星“掉肉”100萬公斤》）

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05805-2

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05810-5

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05811-4

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05878-z

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05852-9